稀有放线菌质粒生物学的研究进展

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1、稀有放线菌质粒生物学的研究进展作者：田永强赵国屏覃重军【摘要】非链霉菌属的稀有放线菌类群广泛分布在自然环境中，具有重要的基础研究与应用价值。在许多稀有放线菌中发现了环型与线型质粒，由质粒发展起来的遗传操作系统可以为研究稀有放线菌的生理及代谢提供强有力的工具。本文综述目前稀有放线菌中的质粒生物学的研究进展。【关键词】稀有放线菌；质粒ABSTRACTThenon-Streptomycesactinomycetes,livingportantforthebasicandappliedresearchespurposes.Theyha

2、rborindigenouslycircularasids,ausefulsourcefordevelopinggeictoolforstudyingofthEiruniquephysiologyandmetabolism.Inthisreviemarizethecurrentprogressesonplasmidbiologyintherareactinomycetes.KEY.avium、M.intracellulare和M.scrofulaceum及快速生长菌M.fortuitum、M.peregrinum、M.absc

3、essus和M.chelonae中报道了许多从13kb到150kb大小不等的质粒［6，7］，如从M.avium中分离得到15.3kb的质粒pRL7［8］，从M.fortuitum中分离到pAL5000［9］和单拷贝的pMF1［10］，从M.scrofulaceum中得到了pMSC262［11］。M.scrofulaceum和M.avium对水银及铜的耐受性，以及质粒介导的限制性修饰均与质粒的存在有关［12，13］。Beggs等发现pRL7的序列与pMSC262具有高度同源，它们可能属于同一不相容群［8］，而pMSC262与pA

4、L5000具有相容性［11］。几个分枝杆菌的环型质粒的复制起始区被确定，并用来构建能在大肠埃希菌和分枝杆菌中穿梭的载体［8，9，11］。然而这些载体的功能仍然有其局限性，比如它不能在快速生长的常用宿主菌M.smegmatismc#155中复制［14］。只有pAL5000衍生的质粒在快速生长与慢速生长的分枝杆菌菌株中都具有复制活性。除环型质粒外，Picardeau等报道了在M.xenopi、M.branderi、M.celatumtype2和M.celatumtype3等菌株中发现14个线型质粒，大小从20kb到320kb，通过

5、Southernblotting分析可以将它们分为不同的类群，同类群的质粒是不相容的［15］。Picardeau等对M.celatum来源的25kb线型质粒pCLP进行了分析，发现它具有与其它放线菌线型质粒相似的端粒结构［16］。同时它们对质粒pCLP的复制区功能进行了测定，复制区有两个ORF，分别编码复制和分配蛋白，其间有一小段与分枝杆菌环型质粒复制起始区相似的序列，推测其为线型质粒的复制起始区。用该复制区构建的载体pCL4D与M.fortuitum来源的环型质粒pAL5000和pJAZ38具有相容性。1.2棒状杆菌质粒棒状

6、杆菌由非致病的土壤类群(Corynebacteriumglutamicum，C.callunae，Brevibacteriumlactofermentum)、动物致病类群(C.diphtheriae，C.xerosis)和植物致病类群(C.nebraskense，C.michiganense)组成。非致病的土壤棒状杆菌在工业上主要用于生产氨基酸，另外的用途包括降解石腊(paraffin)生产去污剂及固醇转化等。从20世纪70年代末期开始，许多实验室进行了大量的筛选工作找到了许多大小分布在1.4kb到69kb之间的质粒［17～2

7、0］。通常这些菌株的大质粒上携带有抗生素耐受性基因(表1)。Tauch等从氨基酸产生菌C.glutamicum中分离到24个2.4～95kb大小不等的质粒，根据质粒的复制表1棒状杆菌中携有耐受的质粒起始方式与复制起始蛋白的序列同源性可以将这些质粒划分为4个类群［21］。最近几年来，对质粒的研究工作主要集中在对pBL1、pSR1、pGA1和pCG100等质粒的最小复制子及复制机制的研究［22］。通过对这些质粒的复制区结构的解析，了解它们不同的复制方式，如pBL1和pSR1采用滚环复制方式，而pRBL1则采用theta方式复制(表

8、2)。Katsumata［23］和Martin［24］分别用不同的质粒发展了棒状杆菌的克隆载体及转化系统。主要的克隆载体是由pBL1和pSR1复制子构建而来［24，25］。大肠埃希菌中的启动子序列与棒状杆菌的具有同源性，因此，大肠埃希菌中的lac、trp、PL操纵子和PR阻遏